630 MW超臨界機(jī)組脫硫氧化風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)化節(jié)能運行研究

(安徽華電宿州發(fā)電有限公司,安徽 宿州 234101)

受國際環(huán)保大環(huán)境及國家環(huán)保政策對二氧化硫排放控制要求的推動,濕法煙氣脫硫環(huán)保技術(shù)[1]被廣泛應(yīng)用于各大中型火力發(fā)電廠,并成為國內(nèi)火電廠煙氣脫硫的主導(dǎo)工藝技術(shù)。同時,隨著電力建設(shè)的迅猛發(fā)展,電站建設(shè)裝機(jī)容量的不斷增大,濕法脫硫裝置的整體配套單體設(shè)備的容量也逐漸增大,耗電量約占整個廠用電的1%。某公司通過開展運行技術(shù)分析,認(rèn)真查找氧化風(fēng)機(jī)設(shè)備和系統(tǒng)中存在的問題,優(yōu)化設(shè)備系統(tǒng),并對不同運行方式下的電耗進(jìn)行試驗比較,選擇合理的運行方式,在滿足環(huán)保要求的前提下最大限度地降低廠用電,經(jīng)濟(jì)效益得到了顯著提高。1#機(jī)脫硫耗電率為0.792%,同比下降0.113%,2#機(jī)脫硫耗電率為0.770%,同比下降0.148%。

1 脫硫氧化風(fēng)機(jī)簡介

某公司一期2×630 MW機(jī)組煙氣脫硫工程,采用石灰石-石膏濕法工藝,一爐一塔脫硫裝置。每臺機(jī)組配置3臺氧化風(fēng)機(jī),A和B氧化風(fēng)機(jī)型號為IRT-350EJ,額定流量為127.12 Nm3/min,出口壓力為119.08 kPa,額定電流為55 A,C氧化風(fēng)機(jī)額定流量為133.33 Nm3/min,出口壓力為119.08 kPa,額定電流為48.8 A。優(yōu)化前1#和2#脫硫系統(tǒng)氧化風(fēng)機(jī)均采用兩運一備運行方式(A和B氧化風(fēng)機(jī)的運行電流為33 A,C氧化風(fēng)機(jī)的運行電流為23 A),在機(jī)組低負(fù)荷、低硫運行情況下,存在運行方式達(dá)不到經(jīng)濟(jì)運行要求、電能浪費的現(xiàn)象。為進(jìn)一步實現(xiàn)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運行,本文提出在低負(fù)荷工況下實現(xiàn)單臺氧化風(fēng)機(jī)運行的模式。

2 單臺氧化風(fēng)機(jī)理論分析

單臺氧化風(fēng)機(jī)運行模式的危險點分析[2-3]:有可能造成吸收塔內(nèi)缺氧運行、亞硫酸鹽增加、塔壁結(jié)垢、噴嘴堵塞等。

二氧化硫量的計算方法為[4]

(1)

式中:ρ0——標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下0 ℃時的煙氣密度,1.35 kg/m3;

t——氣體計算溫度,取145 ℃。

計算可得,吸收塔內(nèi)設(shè)計煙氣密度為0.875 kg/m3。入口硫份為x(mg/m3),煙氣流量為y(t/h),則產(chǎn)生的二氧化硫量為y/0.875x/1 000 (kg/h)。根據(jù)經(jīng)驗,當(dāng)煙氣中含氧量超過6%時,吸收塔噴淋區(qū)域的氧化率為50%～60%。采用氧槍式氧化分布技術(shù),在漿池中氧化空氣利用率ηo2為25%～30%,因此,漿池內(nèi)需要的理論氧氣量為[4]

(2)

所需空氣流量Qreq為

(3)

G3=QreqK

(4)

式中:G3——實際空氣供應(yīng)量;

K——漿液溶解鹽的含量,根據(jù)經(jīng)驗來確定,一般為2～3。

根據(jù)公式2SO2+O2=2SO3計算耗氧量為:y/0.875x/1 000/4/1.293/21×100。過氧系數(shù)按1.1計算,氧化風(fēng)機(jī)效率按75%計算,得出理論氧化風(fēng)機(jī)運行方式如表1所示。

表1 氧化風(fēng)機(jī)運行方式

由表1得出:入口硫份小于1 900 mg/m3時,所有負(fù)荷段均可以單臺氧化風(fēng)機(jī)運行;入口硫份小于2 700 mg/m3時,450 MW以下負(fù)荷段均可以單臺氧化風(fēng)機(jī)運行。

3 單臺氧化風(fēng)機(jī)試驗

試驗時,停運1臺氧化風(fēng)機(jī)后,檢查煙囪入口氧量是否不小于5.5%。停運氧化風(fēng)機(jī)前,灰硫運行人員對石膏進(jìn)行取樣并標(biāo)注清楚。氧化風(fēng)機(jī)停運3 h,5 h,7 h(圓盤脫水機(jī)酸洗狀態(tài)可以延長1 h)后,如果圓盤脫水機(jī)處于脫水狀態(tài),則對石膏進(jìn)行取樣,并對石膏中亞硫酸鹽的含量進(jìn)行化驗。氧化風(fēng)機(jī)的停運時間控制在7 h以內(nèi)。對比石膏中亞硫酸鹽的增長趨勢,以確認(rèn)氧化風(fēng)機(jī)的運行方式。

3.1 第1次試驗情況

試驗時間為2016年3月5日,1#機(jī)組試驗工況如下:機(jī)組負(fù)荷為310 MW,入口硫份為2 100 mg/m3。停運前12∶10時A和C氧化風(fēng)機(jī)同時運行,A氧化風(fēng)機(jī)的電流為35 A,C氧化風(fēng)機(jī)的電流為27 A,吸收塔入口氧量為8.3%,出口氧量為8.6%,石膏中亞硫酸鹽的含量為1.66%。15∶10時A氧化風(fēng)機(jī)停運之后,C氧化風(fēng)機(jī)繼續(xù)運行,C氧化風(fēng)機(jī)的電流為26 A,吸收塔入口氧量為7.8%,出口氧量為8.0%,石膏中亞硫酸鹽的含量為1.61%。

2#機(jī)組的試驗工況如下:機(jī)組負(fù)荷為310 MW,入口硫份為2 000 mg/m3。停運前12∶10時B和C氧化風(fēng)機(jī)同時運行,B氧化風(fēng)機(jī)的電流為33 A,C氧化風(fēng)機(jī)的電流為26.7 A,吸收塔入口氧量為8.4%,出口氧量為7.7%,石膏中亞硫酸鹽的含量為1.57%。15∶10時B氧化風(fēng)機(jī)停運之后,C氧化風(fēng)機(jī)繼續(xù)運行,C氧化風(fēng)機(jī)的電流為26 A,吸收塔入口氧量為8.9%,出口氧量為8.3%,石膏中亞硫酸鹽的含量為1.62%。

試驗小結(jié):機(jī)組負(fù)荷為310 MW,入口硫份小于2 000 mg/m3時,單臺氧化風(fēng)機(jī)運行3 h,吸收塔漿液品質(zhì)沒有劣化趨勢。延長單臺氧化風(fēng)機(jī)的運行時間,繼續(xù)試驗。

3.2 第2次試驗情況

試驗時間為2016年3月9日,1#機(jī)組的試驗工況如下:負(fù)荷為330 MW,入口硫份為1 300 mg/m3。A和C氧化風(fēng)機(jī)同時運行時,A氧化風(fēng)機(jī)的電流為34 A,C氧化風(fēng)機(jī)電流為26.7 A,吸收塔入口氧量為7.35%,出口氧量為7.19%。A氧化風(fēng)機(jī)停運后,C氧化風(fēng)機(jī)繼續(xù)運行,C氧化風(fēng)機(jī)的電流為24.52 A,吸收塔入口氧量為7.31%,出口氧量為7.56%,試驗數(shù)據(jù)如表2所示。

2#機(jī)組的試驗工況如下:負(fù)荷為360 MW,入口硫份為1 204 mg/m3。B和C氧化風(fēng)機(jī)同時運行時,B氧化風(fēng)機(jī)的電流為33.2 A,C氧化風(fēng)機(jī)的電流為28.4 A,吸收塔入口氧量為7.62%,出口氧量為6.72%。B氧化風(fēng)機(jī)停運后14∶00時的參數(shù)為:C氧化風(fēng)機(jī)運行,C氧化風(fēng)機(jī)的電流為26.1 A,吸收塔入口氧量為7.94%,出口氧量為8.14%。16∶30的參數(shù)為:C氧化風(fēng)機(jī)運行,C氧化風(fēng)機(jī)的電流為27.55 A,入口硫份為1 480 mg/m3,吸收塔入口氧量為8.26%,出口氧量為8.34%。試驗數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 2#機(jī)組第2次試驗數(shù)據(jù)

石膏中的含水量如表4所示。

表4 石膏含水量 %

試驗小結(jié):機(jī)組負(fù)荷為350 MW,入口硫份為1 500 mg/m3工況下,石膏含水量和亞硫酸鹽的含量沒有明顯增加,說明吸收塔漿液品質(zhì)沒有劣化趨勢。

3.3 第3次試驗情況

試驗時間為2016年3月14日。08∶26時,停運1A和2B氧化風(fēng)機(jī),1#和2#脫硫機(jī)組均為單臺氧化風(fēng)機(jī)運行,石膏中亞硫酸鹽的含量如圖1所示。

試驗小結(jié):機(jī)組負(fù)荷為350 MW以下,入口硫份為2 100 mg/m3以下,單臺氧化風(fēng)機(jī)可以長時間運行。

3.4 第4次試驗情況

試驗時間為2016年4月14日至4月15日。09∶30時,1#機(jī)組的負(fù)荷550 MW,停運1A氧化風(fēng)機(jī),石膏中亞硫酸鹽的含量沒有明顯變化,如圖2所示。

試驗小結(jié):機(jī)組負(fù)荷為550 MW以下,入口硫份為2 100 mg/m3以下,單臺氧化風(fēng)機(jī)可以長時間運行。5月18日測量2#吸收塔,石膏亞硫酸鹽含量為1.576%。

圖1 第3次試驗石膏中亞硫酸含量曲線

圖2 第4次試驗石膏中亞硫酸含量曲線

4 結(jié) 論

(1) 經(jīng)過兩個多月的跟蹤試驗,確定了負(fù)荷550 MW以下,入口硫份2 100 mg/m3以下,單臺氧化風(fēng)機(jī)運行時,亞硫酸鹽無增加的趨勢,單臺氧化風(fēng)機(jī)可以長時間運行。

(2) 自2016年3月14日開始,2臺機(jī)組均保持單臺氧化風(fēng)機(jī)運行,可以日節(jié)電16 280 kWh,折合人民幣9 138元。實現(xiàn)了在不同入口煙氣流量和SO2濃度運行條件下,通過改變氧化風(fēng)流量達(dá)到最優(yōu)出力。由原先的兩運一備變?yōu)橐贿\兩備,不僅降低了電耗,也延長了設(shè)備壽命,帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉國瑞.濕法煙氣脫硫技術(shù)研究[D].杭州:浙江大學(xué),2003.

[2] 黃紅.脫硫氧化風(fēng)機(jī)的變頻改造和控制[J].廣西電力,2013,34(5):62-63.

[3] 孫明成,張軼昕.脫硫氧化風(fēng)機(jī)軸斷裂原因分析[J].理化檢驗:物理分冊,2014,50(12):929-932.

[4] 何立明,趙罡,程邦勤.氣體動力學(xué)[M].1版.北京:國防工業(yè)出版社,2009:47.